[发明专利]一种木质纤维素类物料高效分解复合菌系及其培养方法

说明书

本发明提供一种高效快速分解复合菌系及其培养方法，其组成微生物的最适生长温度在30‑37℃之间，而分泌的木质纤维素分解的相关酶发挥作用的最适温度在50‑60℃之间，通过温度的调节，在微生物最适的生长温度富集产酶，而后通过低温激活后，提高酶的柔韧性，使木质纤维素分解酶以最低的能耗与底物结合并发挥催化作用，最后在高温阶段，酶在高温下发挥最大的作用，进而高效快速的分解木质纤维素类原料。

技术领域

本发明涉及秸秆分解领域，尤其涉及一种木质纤维素类物料高效分解复合菌系及其培养方法。

背景技术

我国作为农业大国，农作物秸秆的大量产生是不可避免的。据统计，我国每年的秸秆产量可达9亿t，加工副产物约5.8亿t。然而其综合利用率不到40％，剩余的60％被随意丢弃、堆放或燃烧，这无疑对环境造成不容忽视的影响。因此开发新的技术将作物秸秆转化为高附加值的产品，对促进社会经济的可持续发展和生态环境的改善具有重要意义，秸秆的成分是木质纤维素、糖类、淀粉、脂肪、蛋白质，其主要成分为木质纤维素，占秸秆的60％以上。木质纤维素是具有高结晶度、结构复杂、极难被分解的物质。微生物分解木质纤维素主要靠分泌的酶作用，包括纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶等等。研究发现，多种酶对木质纤维素的水解能力远远大于单组分的酶，只有多种酶的协同作用才能更好的水解木质纤维素，目前还没有发现可以分泌具有足够数量的包括所有必须酶的微生物，

目前很多的研究是将纯培养的微生物单独培养后再混合，虽然比单一组分的微生物的效果好，但把各个单菌简单的混合，会使得微生物之间产生了拮抗作用或产物抑制作用，削弱了分解过程中酶制剂的合成速率，进而影响了分解效率；木质素的高效分解需要多种菌的协同作用才可以完成，但是，微生物的最适生长温度一般在30-37℃之间，而木质纤维素的相关分解菌产生的酶发挥作用的最适温度在50-60℃之间，这使得在菌群最适生长温度培养菌分泌酶，酶不能发挥最大作用，但若在酶发挥作用的最适温度下，菌处于休眠状态，无法产酶，酶的浓度、所处温度具对底物分解速率起到催化作用，因此如何平衡菌群中酶的产生速率与所处温度是加快底物分解速率的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效分解秸秆的复合菌系，以解决上述秸秆分解效率低的技术问题，同时提供一种高效分解秸秆的复合菌培养方法，平衡酶催化效率与菌群的产酶效率。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种木质纤维素类物料高效分解复合菌系，菌系组成为：分泌淀粉酶和蛋白酶的枯草芽孢杆菌(保藏号ACCC10634)、分泌蛋白酶的蜡状芽孢杆菌(保藏号ACCC10607)、分泌木质素酶的铜绿假单胞菌(保藏号CGMCC 1.10712)、分泌纤维素酶的溶纸梭菌(保藏号ACCC00544)、分泌半纤维素酶的毕赤酵母(保藏号ACCC21000)，所述复合菌系各菌种的菌落形成单位数目比为：枯草芽孢杆菌:蜡状芽孢杆菌:铜绿假单胞菌:溶纸梭菌:毕赤酵母＝(12-15):(13-15):(15-18):(23-25):(24-26)，复合菌系中酶的浓度为5g/L；

通过控制菌落中产生各种酶的菌种来控制相应酶的产量，且上述菌落或其产生的产物之间不会出现拮抗作用而相互抑制，各微生物的生长处于协同共生的平衡状态，其所产生的酶也可以协同发挥作用，高效分解木质纤维素类原料。

优选的，将甘蔗渣、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、纸壳中的一种以1:10的比例与复合菌系混合分解，分解时长为48小时；

复合菌系于2t发酵罐中发酵，有效体积为1.5t，将10％的甘蔗渣、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、纸壳中的一种加入的发酵罐进行分解。

一种木质纤维素类物料高效分解复合菌系培养方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1、菌种培养

种子液培养基制备：蛋白胨12g，酵母浸粉7g，氯化钠10g，磷酸二氢钾0.42g，磷酸氢二钾0.21g，琼脂15g，蒸馏水定容至1L，酸碱度7.0，121℃灭菌15min，灭菌结束后，倒于平板上，冷却、凝固备用；